آلودگی آب با فاضلاب :

آلودگی آب با فاضلاب عامل اصلی آلودگی آب است. فاضلابها به عنوان يكي از مهمترين عوامل آلوده كننده زيست محيطي شناخته شده و چنانچه پساب خروجي، حاوي فاكتورهاي آلايندهاي با غلظت بيشتر از استاندارد دفع باشد، آثار سوء ناشي از آن به صورت تهديد در سلامت محيط زيست پذيرنده ظاهر ميشود. يكي از عوامل اصلي آلودگي در فاضلابها مواد مغذي ميباشد. پسابهاي سطحي در مناطق كشاورزي، فاضلاب كارگاههاي مختلف، مزارع پرورش آبزيان و دام وطيور داراي مقادير قابل توجهي نيتروژن و فسفر ميباشد. همچنين استفاده از اين دو عنصر به عنوان كود شيميايي و سموم دفع آفات نيز باعث آلودگي آب ميشود كه اين موضوع ميتواند اكوسيستمهاي خشكي و آبي را تحت تاثير قرار دهد. ورود اين آلايندهها به منابع آبي باعث وقوع پديده پرغذايي (اوتريفيكاسيون) ميشود كه همگي از موارد مشخص مخاطرات محيطزيستي به شمار ميآيند.

اوتريفيكاسيون مشكل مداوم و شايعي است كه از جديترين تهديدهاي زيست محيطي محسوب ميشود و بار اضافه مواد مغذي در سيستمهاي آبي است كه منجر به افزايش شكوفايي جلبكي شده و متعاقبا يك اختلال نامطلوب در تعادل ارگانيزمها و كيفيت آب به وجود ميآورند. براي به وجود آمدن پديده شكوفايي جلبكي فقط غلظت 0.005تا 0.05گرم بر ليتر فسفر كافي است. مواد مغذي از منابع متمركز و غيرمتمركز به محيط وارد ميشود. آلودگی آب با فاضلاب شهري به عنوان يك منبع متمركز آلوده كننده محيط حاوي انواع اشكال مختلف فسفر و نيتروژن ميباشد.از سويي ديگر با توجه به شرايط اقليمي ايران كه در كمربند گرم و خشك قرار گرفته است و بحرانهايي از جمله خشكسالي، آن را تهديد مينمايد، استفاده از علوم و روشهاي نوين به عنوان ابزارهاي توانمند در مديريت و استفاده مجدد از فاضلاب و بازگرداني آنها به چرخه هيدرولوژيكي يكي از اولويتهاي اصلي كشور محسوب ميشود.

بررسي روشهاي مختلف حذف تركيبات آلي و عناصر مغذي(نيتروژن و فسفر) نشان ميدهد كه روشهاي مختلفي براي حذف اين آلايندهها به كار رفته است، اما از ميان روشهاي موجود، فرآيندهاي زيستي به دليل مزاياي خاص خود از جمله توليد لجن كمتر، انعطافپذيري بيشتر و هزينه كمتر نسبت به ساير روشها در كانون توجه قرار گرفته و سيستمهاي متعددي جهت انجام اين كار توسعه داده شده است.راكتور ناپيوسته با عمليات متوالي،(SBR)يكي از روشهاي تصفيه زيستي فاضلاب و نيز يكي از سيستمهاي اصلاح شده لجن فعال است كه در آن از يك راكتور اختلاط كامل كه بهصورت ناپيوسته فعاليت ميكند، استفاده ميشود. همه سيستمهاي SBRبه طور معمول 5مرحله دارند كه به طور پيدرپي شامل:

-پرشدن

-واكنش (هوادهي)

-ته نشيني

-تخليه

-آماده سازي ميباشد.

امروزه از ميان روشهاي موجود در تصفيه بيولوژيكي فاضلاب، سيستمهاي بيوفيلمي با بستر ثابت (IFAS)چند سالي است كه به عنوان يكي از اصلاحات لجن فعال بسيار مورد توجه مهندسان و طراحان تصفيه خانه هاي فاضلاب قرار دارد كه در آن بيومس به صورت بيوفيلم بر روي مدياي ثابتي تشكيل ميشود.

ايده اصلي ابداع اين سيستمها که دارای آلودگی آب با فاضلاب است ، توسعه فرآيندي بوده است كه مزاياي فرآيندهاي لجنفعال و سيستمهاي بيوفيلمي از جمله -1قابليت كاربري براي تصفيه و سمومزدايي كليه فاضلابها و پسابهاي خانگي و صنعتي، شوكپذير بودن -،جمع و جور بودن ، سادگي بهرهبرداري ، عدم نياز به لجنبرگشتي و معايب آن مانند گرفتگي بستر، افت فشار، نياز به شستشوي معكوس و … را داشته باشد. هماكنون اين سيستم تصفيه فاضلاب در بسياري از كشورهاي توسعه يافته دنيا مورد استفاده قرار ميگيرد.

يكي از سيستمهاي نوين IFASكه به تازگي مورد استقبال متخصصان محيط زيست قرار گرفته است FBSBR  که در تصفیه آلودگی آب با فاضلاب ميباشد. اين سيستم كه تلفيقي از دو سيستم IFASو SBRميباشد، ويژگيهاي مناسب هر دو سيستم فوق را تقويت كرده و معايبشان را كاهش داده است] Shaowei .[9و همكاران در سال 2008حذف همزمان نيتروژن و CODبا استفاده از رآكتور بيوفيلم غشاكربني هوادهي شده را بررسي كردند. اين رآكتور در زمان ماند هيدروليكي 20ساعت مورد استفاده قرار گرفت و حتي در زمانهاي ماند كوتاهتر تا 12ساعت نيز به خوبي كار نمود.

بازده هاي حذف ،CODنيتروژن آمونياكي  (NH4+-Nو نيتروژن كل  (TN) به ترتيب به 94 ،86و ٪84رسيد. سيستم در حذف كربن و نيتروژن در نسبتهاي مختلف COD/TNبازده خوبي داشت. بازده حذف TN ،CODو نيتروژن آمونياكي به ترتيب 82.6 ،93.5و ٪95.6به دست آمد. حذف فسفر در زمان ماند 2ساعت به ٪84.1رسيد. در هنگام هوادهي DOفاكتور مهمي در حذف مواد مغذي ميباشد كه DOبهينه حدود 3ميليگرم در ليتر بود] .[11يوسف رحيمي و همكاران در سال 2011حذف زيستي مواد مغذي  (BNR)را در رآكتور ناپيوسته متوالي (SBR)و رآكتور ناپيوسته متوالي با بستر ثابت (FBSBR)مقايسه كردند. بازده حذف ،COD نيتروژن و فسفر در FBSBRبه ترتيب % 60-88 ،%90-96و % 76-90بود در حالي كه اين موارد در رآكتور SBR % 60-38 ،% 95-85و % 20-79توسط آنها گزارش شد. FBSBRدر حذف نيتروژن و فسفر كارايي بيشتري داشته و علاوه بر اين لجن اضافي كمتري توليد ميكند.نظر به ويژگيهاي مناسب برای تصفیه آلودگی آب با فاضلاب شمرده شده براي اين سيستم لذا در اين تحقيق به بررسي تاثير بار آلي سطحي بر كارايي راكتور ناپيوسته متوالي بيوفيلمي با بستر ثابت در حذف تركيبات آلي، نيتروژن و فسفر از فاضلاب شهري پرداخته شده است.